- 1 - P4021NO00-KM Føringssammenstilling Den foreliggende oppfinnelsen gjelder generelt en føringssammenstilling for føring av rørformete, fleksible elementer, slik som en umbilical eller seismisk kabel, uten skadelig deformasjon av slike elementer. Særlig gjelder den foreliggende oppfinnelsen en føringssammenstilling for rørformete, fleksible elementer, i samsvar med innledningen til patentkrav 1. Bakgrunn For eksempel ved hydrografiske studier og petroleumsleting- og produksjonsoperasjoner er anvendelse av rørformete, fleksible elementer vanlig. Slike elementer må frigjøres og trekkes inn igjen, til og fra for eksempel dekket/arbeidsbrønnen til et skip eller et letefartøy/-plattform, som kjent for en fagmann på området. Anvendelsene ovenfor er kun eksempler og det kan også være andre anvendelser som kjent for en fagmann som ikke er nevnt her. I noen tilfeller, slik som på skip eller andre flytende installasjoner, må slike førestrukturer for fleksible, rørformete elementer være anordnet i et begrenset rom. I tillegg er det et mål å spare vekt. 2 Ikke-begrensende eksempler på rørformete, fleksible elementer kan være en umbilical eller en seismisk kabel. Heretter blir et fleksibelt, rørformet element henvist til som en kabel for korthets skyld. Innen området blir roterende skivesammenstillinger anvendt for føring av slike rørformete, fleksible elementer. Det er også kjent ikke-roterende skivesammenstillinger for dette formålet som generelt omfatter en skive forsynt med ruller, hvor hver rull er støttet på et støtteorgan. Kabelen hviler på rullene som således er anordnet mellom kabelen og støtteorganet. Vanligvis er rullene forsynt med et spor for mottak av kabelen. Rullene er innrettet til å rulle langs rullebaner, med trekkraften til kabelen.
- 2 - P4021NO00-KM En ulempe ved rulleløsningene nevnt ovenfor fra den kjente teknikk er at trekket i kabelen (som kan være dens egen vekt og eventuelt ytterligere trekkrefter) blir hovedsakelig absorbert av pinnene eller boltene som rager gjennom rullene. Følgelig, for å motstå store krefter gjennom pinnene må man anvende pinner med stor diameter. Som et resultat av den store diameteren til pinnene som rager gjennom rullene, må også rullene være store. For å sikre en jevn bøyning av kabelen når den blir guidet langs føringssammenstillingen er det ønskelig å anordne mange ruller nært sammen. På denne måten vil hver rulle representere kun en liten vinkelforandring til retningen til kabelen mellom hvert par av tilstøtende ruller. Slike store ruller medfører imidlertid et problem i denne hensikt, idet det er umulig å anordne den på et begrenset område eller langs en begrenset føringskurve. Videre, et flertall slike store ruller krever et stort støtteelement og vil således resultere i en ufordelaktig stor føringssammenstilling. Prosessen med å lokalisere en skivesammenstilling for formålet ovenfor med akseptabel størrelse er beskrevet i patentpublikasjon US4708321, som viser et flertall ruller anordnet oppover og utover fra et plan definert av en nedovervendt buet bane, langs hvilken kabelen omtrent passerer. Denne publikasjonen viser også ruller med et flertall bueformete deler med forskjellige konkave kurvaturer, dimensjonert og konfigurert for kabler med forskjellige diametre. 2 Publikasjonen nevnt ovenfor viser imidlertid ikke hvordan man løser det iboende problemet med å redusere belastningen på kabelen på hver rulle eller rullebolt/- pinne. Publikasjon US0014038 viser en strekkmåler for måling av strekk i et rør (inkludert belter, kabler, vaiere, hule rør) som anvender segmenterte skivesammenstillinger. Den viser et skivesegment som har et aksialt spor for mottak av kabelen. Skivesegmentet har en kavitet for å romme en rull som roterer rundt en akselpinne. Rullen har en konkav ytre flate for mottak og tilpasning med en konveks rullebaneperimeter. Rullene er sammenkoblet slik at de danner et kjede.
- 3 - P4021NO00-KM I anordningen vist ovenfor bør det være klart at her er igjen vekten til kabelen på rullepinnene og problemet forblir således uløst med denne anordningen. US61829 viser en holdeenhet som behandler et langstrakt legeme, slik som en sensitiv kabel, forsiktig under opptrekking for å overvinne skadeproblem på kabelen under opptrekking ved sluring (slipping). Holdeenheten har to eller flere bevegelige tromler for trekking av kabelen. Utleggingen av tromlene er i parallelle rekker slik at kabelen hviler mot en del av minst to tromler på en etterfølgende måte. Hver trommel er forsynt med en separat drivenhet og friksjonsflatene definerer en bueseksjon. Publikasjonen ovenfor behandler heller ikke temaet med det iboende problemet med å redusere belastningen til kabelen på rullepinnene, slik at rullene ikke må være for store dersom de skal bære kabler med betydelig vekt. US4494 beskriver en skive med ruller, hvor en lagtstrakt legeme, slik som en vaier eller et rep, er innrettet til å ligg an direkte mot rullene. Rullene kan rulle på skiven som står fast. I denne løsningen er rullene ikke sammenkoblet til et kjede og må således holdes på plass av utenpåliggende ringer. 2 GB7671 angir en lignende anordning, hvor det er anbrakt et flertall ruller på en skive. Til rullene er det festet vaierbærere som rager opp fra rullene. Det langstrakte legemet (vaier, rep, etc) som skal guides ligger således ikke an direkte på rullene. Rullene blir holdt på plass i et spor (17) og anordnet så tett at de fremstår som et kjede. De er imidlertid ikke koblet sammen til et kjede. For at rullene skal bevege seg, må de derfor skyves på av den tilstøtende rullen. Formål med oppfinnelsen Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en føringssammenstilling for føring av rørformete fleksible elementer slik at vinkelforandringen mellom hvert tilstøtende par av ruller er liten og således å redusere store vinkelforandringer i kabelen, slik som en umbilical.
- 4 - P4021NO00-KM Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en føringssammenstilling for rørformete fleksible elementer som kan operere i et begrenset rom, slik som på et skipsdekk eller gjennom en moonpool. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en føringssammenstilling for rørformete fleksible elementer som sikrer lav friksjon under trekking av elementet langs rullene. I tillegg fremviser den foreliggende oppfinnelsen noen fordeler som ikke er fremvist i den kjente teknikk. 2 I spesifikasjonen og patentkravene skal betegnelser som rørformet fleksibelt element, umbilical, kabel, pinne, rulle, skive, kjedeelement, kjedelenke forstås i deres bredeste mening av de respektive betegnelsene og omfatter alle lignende elementer innen feltet som er kjent med andre begreper, slik det vil være klart for fagmenn på området. Restriksjoner/begrensninger, hvis noen, henvist til i beskrivelsen er kun eksempler og for å forstå den foreliggende oppfinnelsen. Oppfinnelsen Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer således en føringssammenstilling som er innrettet til å føre et rørformet fleksibelt element, omfattende et ikkeroterende skiveelement med en radiell flate som strekker seg om dets omkrets og en føringsflate som er en del av dens radielle flate. Et flertall kjedeelementer er distribuert om nevnte radielle flate til nevnte skiveelement. Kjedelementente har en rulle som er innrettet til å rulle på nevnte føringsflate og å være i direkte kontakt med og å bære nevnte rørformete fleksible element. Kjedeelementene er sammenkoblet slik at de danner et endeløst kjede, der hvert kjedeelement er koblet til to tilstøtende og motsatt anordnete kjedeelementer. Kjedeelementene omfatter en kjedelenke som er roterbart koblet til rullen og som kobler til de nevnte to tilstøtende kjedeelementene.
- - P4021NO00-KM Fortrinnsvis er en kjedelenke til hvert av kjedeelementene koblet til hver aksiale ende av hver rulle og hver kjedelenke har et skiveføringselement og et føringselement for rørformet fleksibelt element, der skiveføringselementet strekker seg radielt innover og støter mot en aksialt vendt sideflate til skiveelementet og føringselementet for det rørformete elementet strekker seg radielt forbi rullen, i en retning diametrisk motsatt av skiveføringselementet. Fordelaktig kan hvert kjedeelement omfatte to kjedelenker og nevnte to kjedelenker kan være koblet til hverandre kun gjennom rullen og tilstøtende kjedelementer. I en foretrukket utførelsesform er den sentrale rulledelen anordnet mellom to aksiale rulleendedeler som har rulleendedelsflater, og den sentrale delen av føringsflaten er anordnet mellom to føringsflateendedeler som har føringflateendedelsflater. En spalte finnes fortrinnsvis mellom rulleendedelsflatene og føringsflateendedelsflatene. Mer foretrukket, rulleendedelsflatene og føringsflateendedelsflatene er hoved- sakelig parallelle med senteraksen til hver rulle. I en annen foretrukket utførelsesform er rulleendedelsflatene og føringsflateendedelsflatene ikke-parallelle med senterakselen til hver rulle. 2 I samsvar med en foretrukket utførelsesform rager en pinne som støtter rullen ut fra denne og inn i inngrep med to kjedelenker på hver aksiale side av rullen. Mer foretrukket er pinnen forsynt med en låsering som holder kjedelenkene på plass under bruk. Eksempel på utførelsesform Trekkene og omfanget til den foreliggende oppfinnelsen vil bli bedre forstått av de følgende ikke-begrensende figurene av to foretrukne utførelsesformer, som
- 6 - P4021NO00-KM er kun eksempler og for forståelse, og er ikke begrensninger under noen omstendigheter. 2 Fig. 1 er et seksjonsriss av rullesammenstillingen til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2a er et forstørret riss av skiveelementet til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2b er et seksjonsriss av Fig. 2a; Fig. 3a er et forstørret riss av skiven og kjedeelementer til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 3b er et perspektivriss av kjedeelementet til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 4a er en del av den endeløse kjeden til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 4b er et perspektivriss av rullen til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 4c er et sideriss av kjedeelementet til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. er et forstørret riss av rullen og dens kobling med kjedelementet til føringssammenstillingen, i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 6 er et tverrsnittsriss av rullen til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 7 er et tverrsnittsriss av skiveelementet til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; og Fig. 8 er et tverrsnittsriss av en annen foretrukket utførelsesform av skiven og rullen til føringssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. To ikke-begrensende foretrukne utførelsesformer i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, med henvisning til figurene ovenfor, for forståelse av oppfinnelsen. I sammenhengen ovenfor skal det igjen bemerkes at det rørformete, fleksible elementet er henvist til som en umbilical heretter for forståelse. Det skal forstås
- 7 - P4021NO00-KM at alle typer sensitive og/eller ikke-sensitive, lette og/eller tunge rørformete fleksible elementer definert og omtalt ovenfor og som vil være kjent for en fagmann på området, er omfattet av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 1 illustrerer et seksjonsriss av en rullesammenstilling til føringssammenstillingen 1. Den omfatter en rulle 4 for opptak av en del av umbilicalen 2. Hver rulle er festet i sin posisjon i en kjedesammenstilling 9, (vist best i Fig. 2b, 3a) med en pinne som strekker seg gjennom rullen 4 på tvers av de to kjedelenkene 3. Kjedesammenstillingen 9, passer godt på den ytre konturen av den ikke-roterende skiven 6. Rullen 4 ruller langs føringsflaten 8, 8a til skiven som er en del av dens radielle flate 7. Kjedesammenstillingen 9, omfatter et flertall slike ruller 4, pinner og kjedelenker 3 som vil bli forklart senere. 2 Hver pinne fungerer som en aksel på hvilken en rulle 4 beveger seg. Den tilveiebringer også midler for å koble tilstøtende ruller 4 sammen med kjedelenker 3, for å danne et endeløst kjede. Under bruk er skiven 6 stasjonær og festet hensiktsmessig ifølge behov for å føre umbilicalen 2. Både rullen 4 og skiven 6 er slik tilvirket at deres profiler ved deres kurvete deler hovedsakelig er tilpasset hverandre. Følgelig blir belastningen fra umbilicalen 2 på rullen 4 overført til skiven 6, med rullen 4 fungerende som et massivt stykke mellom umbilicalen 2 og skiven 6. Ingen belastning blir overført gjennom pinnene, hvis hensikt er å feste rullene 4 i respektive posisjoner i kjedesammenstillingen 9,. Denne konfigurasjonen av rullen 4 og skiven 6 er forklart i ytterligere detalj under henvisning til de etterfølgende figurene 6, 7 og 8. De nevnte profilene ved de kurvete delene til rullen 4 og skiven 6 kan også være noe forskjellig slik at den kurvete delen til skiven 6 kurver mer enn den motstående kurven til rullen 4. På denne måten vil det meste av kraften bli overført gjennom en midtre del av nevnte kurvete deler. Fortrinnsvis er det en spalte 11 mellom de respektive endedelene til profilene til skiven 6 og rullen 4. Dette vil bli forklart senere med henvisning til figurene 6, 7 og 8.
- 8 - P4021NO00-KM Detaljer ved anordningen, som forklart i avsnittene ovenfor og andre deler vil være klart av de ytterligere tegningene, hvor like trekk er representert med like henvisningsnumre. Figurene 2a og 2b illustrerer skiven 6 i ytterligere detalj. Figur 2a viser skiven 6 med en føringsflate 8 som er en del av den radielle flaten 7. Det kan ses at en del av umbilicalen 2 er buet langsmed føringsflaten 8 til skiven 6. Et flertall ruller 4 er anordnet langs hele den radielle flaten 7 til skiven 6, slik det fremgår av de etterfølgende figurene. Figur 2b viser et seksjonsriss av Fig. 2a, hvor det endeløse kjedet er anordnet langs hele den radielle flaten 7 til skiven 6. Kjedet omfatter et flertall kjedeelementer 9, av hvilke hvert støtter en rulle 4. Det endeløse kjedet passer godt inn i den ytre konturen til skiven 6, med kun rulleflaten i berøring og nesten eksakt matchende til flaten til den ytre kanten til skiven 6. Dette er forklart i detalj senere med henvisning til figurene 6, 7 og 8. Figur 3a viser en del av et endeløst kjede omfattende en rekke kjedeele- menter 9 anordnet langs den radielle flaten 7 til skiven 6. 2 Hvert kjedelement 9, som vist, omfatter to kjedelenker 3 for anordning av en rulle 4 langs dens senterakse. Hver kjedelenke 3 er koblet til hver aksiale ende til hver rulle 4. Hver kjedelenke 3 har et skiveføringselement 3a og et umbilicalføringselement 3b. Figur 3b illustrerer to slike kjedeelementer 9 som beskrevet i det foregående avsnittet. Som vist i Fig. 3a strekker skiveføringselementet 3a seg radielt innover og støter mot en aksialt vendt sideflate 6 til skiven 6. Umbilicalføringselementet 3b strekker seg radielt forbi hver rulle 4, i en retning diametralt motsatt av skiveføringselementet 3a. Denne konfigurasjonen støtter kjedeelementene 9 i forhold
- 9 - P4021NO00-KM til skiven 6, i den aksiale retningen. Den tilveiebringer også ekstra støtte og hindrer eventuell lateral bevegelse av umbilicalen 2. Figur 4a viser videre hvordan kjedeelementene 9 danner et endeløst kjede langs hele den radielle flaten 7 til skiven 6. Figur 4b viser i detalj konfigurasjonen av en rulle 4 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Rullen 4 er beskrevet ytterligere under henvisning til figurene 6 og 7 senere. Figur 4c illustrerer kjedelenken 3 i detalj, med skiveføringselement 3a og et umbilicalføringselement 3b. Hvert kjedeelement 9 omfatter to slike kjedelenker som støtter en rulle 4 som forklart ovenfor. Kjedelenkene 3 tilveiebringer ekstra støtte og stanser eventuell lateral bevegelse av umbilicalen 2. Figur illustrerer utlegget av rullen og kjedelenkene. Dette er faktisk et forstørret riss av hvert kjedelement 9, illustrert i figurene 3b og figur 4a ovenfor. Rullepinnen strekker seg gjennom rullen 4 og hviler på hver kjedelenke 3 ved de aksiale endene, på tvers av senteraksen til rullen 4. Denne figuren viser i detalj at hver kjedelenke 3 har et skiveføringselement 3a og et umbilicalføringselement 3b. 2 Skiveføringselementet 3a strekker seg radielt innover og umbilicalføringselementet 3b strekker seg radielt forbi rullen 4, i en retning diametralt motsatt av skiveføringselementet 3a. Låseringen 4 på pinnen sikrer hensiktsmessig grep slik at kjedelenkene 3 forblir på plass under bruk. Det skal forstås at størrelsen, formen og konfigurasjonen til rullene 4 bør velges slik at diameteren til umbilicalen 2 som blir ført mer eller mindre matcher den konkave konturen av rullene 4. Figur 6 illustrerer et tverrsnittsriss av rullen 4 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Rullen 4 har en sentral rulledel. Den ytre delen 4a av et aksialt strukket tverrsnitt av den sentrale delen har en konkav form.
- - P4021NO00-KM Figur 7 viser et tverrsnittsriss av skiven 6. Skiven 6 har en korresponderende konveks ytre kant 8a, ved et aksialt ragende tverrsnitt av den sentrale delen. Disse to er korresponderende tilpassete flater som kan ses av figurene 6 og 7. Figur 6 viser også at rullen 4 har endedeler 4b og korresponderende endedelsflater 4b som er parallelle med senteraksen til rullen 4. På lignende måte viser figur 7 at skiven 6 har endedeler 8b og korresponderende endedelsflater 8b. Begge figurene 6 og 7 viser en foretrukket utførelsesform hvor endedelsflatene 4b, 8b er parallelle med senteraksen til rullen 4. Figur 8 viser en konfigurasjon hvor endedelsflatene 4b til rullen og endedelsflatene 8b til skiven er ved en vinkel i forhold til senteraksen til rullen 4. Denne figuren viser også utlegget av hver rull 4 på skivens ytre flate 8a, hvor den konkave ytre kanten 4b til rullen hovedsakelig er tilpasset den konvekse ytre kanten 8a til skiven 6, der hver er ved den sentrale delen til rullen 4 og skiven 6, henholdsvis. 2 Følgelig, en del 4a av den kurvete profilen/konturen av rullen 4 matcher hovedsakelig med profilen/konturen 8a til skiven 6. Belastningen fra umbilicalen 2 som hviler på rullene 4 passerer direkte til skiven 6 uten å belaste pinnene. Pinnene fungerer som en aksel på hvilke rullene 4 beveger seg og tilveiebringer også en måte for å sammenkoble tilstøtende ruller 4, for å danne det endeløse kjedet. Under bruk er skiven 6 stasjonær og festet hensiktsmessig i samsvar med behov for å føre umbilicalen. Følgelig, all belastning fra umbilicalen 2 på rullen 4 blir direkte overført til skiven 6 med rullen 4 fungerende som et massivt stykke mellom umbilicalen 2 og skiven 6. Ingen belastning blir overført fra umbilicalen 2 på pinnene. Rullepinnene og følgelig rullene 4 behøver således ikke være særlig store, noe som ville medført store skivesammenstillinger eller resultere i eventuelle begrensninger i antall ruller. Ettersom rullene ikke behøver å være store i stør-
- 11 - P4021NO00-KM relse kan antallet ruller økes. Dette sikrer at bøyevinkelen til umbilicalen om rullene er liten. Betegnelsen konkav, som anvendt heri, omfatter innover bøyete former og konveks omfatter utover bøyete former i forhold til posisjonen til skiven 6 som er under rullene 4. Generelt skal det forstås at en del 4a til den kurvete profilen/ konturen til rullen 4 matcher den korresponderende profilen/konturen 8a til skiven 6. Videre, konfigurasjonen ovenfor sikrer fleksibilitet ved dimensjonering eller utforming av skiven. For å passe til bøyevinkelen som kreves for umbilicalen 2 som blir ført, kan skiven 6 ha forskjellige former og konfigurasjon, uten å forlate hovedformålet og funksjonen ved den foreliggende oppfinnelsen. Størrelsen til skiven 6 som skal konfigureres vil selvfølgelig også avhenge av belastningen den skal motstå og størrelsen og den ønskete bøyeradiusen til de rørformete fleksible elementene. Videre, konfigurasjonen som beskrevet ovenfor muliggjør drift i et begrenset rom, slik som for eksempel et skipsdekk eller til og med gjennom en moonpool. Det kan være en spalte 11 mellom endedelsflaten 4b og endedelsflaten 8b for å forenkle bevegelse av ruller 4 langs den radielle flaten 7 til skiven og føringsflaten 8. 2 Den foreliggende oppfinnelsen er blitt beskrevet med henvisning til noen foretrukne utførelsesformer og noen tegninger kun for å forklare, og det skal være klart for fagmannen at den foreliggende oppfinnelsen omfatter alle berettigete modifikasjoner innenfor omfanget av de medfølgende patentkravene.